Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka II
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
AMAT-1-504-s
Wydział:
Matematyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Matematyka
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Fizyka klasyczna obejmuje elementy: elektrostatyki, magnetyzmu, fal elektromagnetycznych, optyki geometrycznej, optyki falowej oraz zagadnienia związane z fizyką kwantową oraz jądrową.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. MAT1A_W01, MAT1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Zaliczenie laboratorium
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki materii skondensowanej, zastosowania nowych materiałów w technice, fizyki jądrowej, oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. MAT1A_W07, MAT1A_W01, MAT1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania MAT1A_U35, MAT1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacja, potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej MAT1A_U28, MAT1A_W07, MAT1A_W01, MAT1A_U34, MAT1A_W03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z elektryczności, magnetyzmu, optyki geometrycznej i falowej, fizyki atomowej i jądrowej. MAT1A_K03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki materii skondensowanej, zastosowania nowych materiałów w technice, fizyki jądrowej, oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacja, potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z elektryczności, magnetyzmu, optyki geometrycznej i falowej, fizyki atomowej i jądrowej. - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 132 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 35 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Elektrostatyka.

    Pole elektryczne. Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba. Natężenie pola elektrycznego. Dipol elektryczny. Strumień indukcji. Prawo Gaussa. Praca sił pola elektrycznego, napięcie, potencjał pola ładunku punktowego, powierzchnie ekwipotencjalne. Pojemność elektryczna, kondensator płaski, łączenie kondensatorów, ładowani i rozładowywania kondensatora-2h

  2. Prąd elektryczny,

    Przewodniki, półprzewodniki i izolatory. Natężenie i gęstość prądu. Opór elektryczny. Prawo Ohma. Opór właściwy i przewodnictwo właściwe. Siła elektromotoryczna. Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego. Łączenie oporów. Praca i moc prądu. Prawa Kirchhoffa. Zależność oporu od temperatury, nadprzewodnictwo.-2h

  3. Pole magnetyczne.

    Indukcja magnetyczna. Wzór Lorentza. Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem. Dipolowy moment magnetyczny. Pole magnetyczne przewodnika z prądem. Wektor natężenia pola magnetycznego. Prawo Amper’a . Solenoid. Prawo Gaussa dla pola magnetycznego. Oddziaływanie przewodników z prądem. Prawo indukcji Faraday’a . Reguła Lentza. Ładunek w polu magnetycznym. Magnetyzm Ziemi. Magnetyczne własności materii. – 4h

  4. Fale elektromagnetyczne

    Energia elektryczna naładowanego kondensatora. Energia pola magnetycznego cewki. Różniczkowe równanie drgań w obwodzie RLC. Drgania wymuszone i rezonans. Drgania tłumione. Wirowe pole elektryczne. Równania Maxwella w postaci całkowej. Postać różniczkowa równań Maxwella. Emisja fal elektromagnetycznych. Prędkość fali elektromagnetycznej. Widmo fal elektromagnetycznych. Promieniowanie świetlne. Względna czułość oka człowieka. -2h

  5. Optyka geometryczna

    Odbicie i załamanie światła. Współczynnik załamania światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Zwierciadło płaskie, wklęsłe i wypukłe. Soczewki sferyczne. Równanie soczewki cienkiej. Zdolność skupiająca soczewki. Obrazy wytwarzane w soczewkach. Powiększenie. Dyspersja światła. Pryzmat. Aberracja układów optycznych. Przyrządy optyczne. -2h

  6. Optyka falowa.

    Interferencja światła. Doświadczenie Younga. Interferencja światła w cienkich warstwach. Interferometr Michelsona. Zastosowanie zjawiska interferencji światła w metrologii. Dyfrakcja światła. Siatka dyfrakcyjna szczelinowa. Podstawowe własności siatki dyfrakcyjnej. Polaryzacja światła. Prawo Malusa. Polaryzacja światła przez odbicie. Dwójłomność. Ciekłe kryształy. Zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Zjawisko Dopplera w optyce.-4h

  7. Promieniowanie cieplne

    Założenia Plancka. Prawo Stefana-Boltzmana. Prawo przesunięć Wienna. Wzór Plancka. Doświadczalne dowody kwantowej natury światła. Efekt fotoelektryczny, zjawisko Comptona, zjawisko tworzenia par. Dualizm światła. Energia fotonu. Masa fotonu. Pęd fotonu, -2h

  8. Budowa atomu.

    Model atomu Bohra. Model kwantowy. Liczby kwantowe. Promieniowanie rentgenowskie. Lampy rentgenowskie. Widmo promieniowania rentgenowskiego. Fluorescencja Rentgenowska. Prawo Moseleya. -4h

  9. Korpuskularno-falowa struktura materii.

    Fale de Broglie’a. Doświadczenie Davissona-Germera, dyfrakcja elektronów. Zasada nieoznaczoności Heisenberga- 1h

  10. Elementy mechaniki kwantowej.

    Funkcja falowa. Cząstka swobodna. Równanie Schrodingera. Cząstka w jamie potencjału. Efekt tunelowy.-1h

  11. Fizyka jądrowa.

    Podstawowe własności nuklidów i ich systematyka. Defekt masy. Systematyka nuklidów. Przemiany jądrowe. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Rozpad alfa, beta gamma. Rozpad sukcesywny, szeregi promieniotwórcze. Datowanie skał, wody i materii organicznej. Oddziaływanie promieniowania z materią. Detekcja promieniowania jądrowego. Zastosowania w diagnostyce medycznej i terapii -4h

  12. Energetyka jądrowa.

    Rozpad a rozszczepienie, różne typy reaktorów, synteza jądrowa, problem odpadów promieniotwórczych -1h

  13. Wpływ promieniowania jonizującego na człowieka

    Dawka, dawka skuteczna, równoważnik dawki, zasada ALARA, zjawisko hormezy radiacyjnej -1h

Ćwiczenia audytoryjne (30h):
Tematy ćwiczeń zgode z wykładami. . Podstawy elektrostatyki
- student potrafi wyznaczyć siłę oddziaływania między ładunkami punktowymi i nie punktowymi,
- student potrafi wyznaczyć rozkład pola elektrostatycznego wokół zadanego układu ładunków z zastosowaniem prawa Gaussa i Coulomba,
- student potrafi wyznaczyć pracę związaną z transportem ładunku elektrycznego w zadanym polu elektrycznym
-student potrafi wyznaczyć rozkład potencjału wokół zadanego układu ładunków
- student potrafi obliczyć pojemność kondensatora płaskiego i cylindrycznego, pojemność zastępczą
Prąd elektryczny
-student potrafi wyznaczać rezystancję przewodnika, obliczyć oporność zastępczą,
-student potrafi wyznaczać natężenia prądów elektrycznych i rozkłady napięć w prostych obwodach elektrycznych.
-student potrafi obliczyć pracę wykonaną przez prąd elektryczny oraz moc odbiorników
Pole magnetyczne
-student potrafi obliczyć siłę działającą na ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym, wyznaczyć trajektorię jego toru
-student potrafi wykorzystać znajomość parawa Ampera i Biota-Savarta aby obliczyć natężenie pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem elektrycznym.
-student potrafi obliczyć siłę oddziaływania pomiędzy przewodnikami z prądem elektrycznym.
-student potrafi zastosować prawo Farady’a do obliczenia indukowanej siły elektromotorycznej
Fale elektromagnetyczne
- student potrafi wyznaczyć energię zgromadzoną w kondensatorze i cewce indukcyjnej,
- student potrafi obliczyć częstotliwość drgań elektrycznych w obwodach RLC.
Optyka geometryczna i falowa
-student potrafi obliczyć współczynnik załamania światła, zastosować prawo załamania światła do rozwiązywania zadań
- student potrafi obliczyć ogniskową soczewki, układu soczewek, narysować bieg promienia świetlnego w układach optycznych, obliczyć powiększenie obrazu
- student potrafi zastosować prawa optyki falowej do rozwiązywania zadań.
Fizyka atomowa
- student potrafi wyznaczyć energię fotoelektronu, obliczyć pęd, energię i masę relatywistyczną fotonu.
- student potrafi wyznaczyć energie wiązania elektronu w atomie, obliczyć energię fotonu emitowanego przez wzbudzone atomy
Fizyka jądrowa:
- student potrafi wyznaczyć energię wiązania nukleonów w jądrze, gęstość materii jądrowej, energię uwolnioną w reakcjach rozszczepienia i syntezy
-student potrafi zastosować prawo rozpadu promieniotwórczego do obliczenia aktywności izotopu.
-student potrafi zastosować prawa rozpadu promieniotwórczego do obliczania wieku obiektów geologicznych
-student potrafi zastosować prawa absorpcji promieniowania jądrowego.
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie klasycznego wykładu tablicowego wzbogaconego o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem. Pisemne kolokwia obejmują materiał omawiany na ćwiczeniach, ale zadania rozwiązywane na kolokwiach są inne niż te, rozwiązane wcześniej na ćwiczeniach.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady zaliczania ćwiczeń audytoryjnych: podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania. Zaliczenie poprawkowe w drugim terminie musi być przeprowadzone przed trzecim terminem egzaminu.
Student, którego średnia wszystkich ocen uzyskanych w ciągu semestru na danych zajęciach jest mniejsza niż 2.5 traci prawo do uzyskania zaliczenia z tych zajęć w terminie poprawkowym.

Do egzaminu dopuszczany jest student, który uzyskał pozytywną ocenę z ćwiczeń audytoryjnych. Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16. Z uwagi na konieczność zapewnienia efektów kształcenia niezbędny jest egzamin pisemny.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z ćwiczeń audytoryjnych © obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z przeprowadzonych kolokwiów i aktywności na ćwiczeniach) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena z egzaminu (E) obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z odpowiedzi na pytania egzaminacyjne) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu i z ćwiczeń audytoryjnych:
OK = 0.5 x E + 0.5 x C
przy czym dla egzaminu zdanego w pierwszym lub drugim terminie ocena zaokrąglana jest w górę a dla zdanego w trzecim – w dół.
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych i z egzaminu.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Nieobecność na jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później niż w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Dodatkowo, każda nieobecność na zajęciach skutkuje obniżeniem oceny z ćwiczeń o 0.5.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw analizy matematycznej i statystyki matematycznej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  1. Z. Kąkol „_Fizyka_” – wykłady z fizyki
  2. R. Resnick, D. Halliday, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa
  3. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
  4. A. Hennel, Zadania i problemy z Fizyki, PWN
  5. A. Bobrowski, „Fizyka- Krótki kurs” WNT Warszawa 1983
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak